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1、０７０５２２０１５年第７期(４６)卷文章编号:１００１-９７３１(２０１５)０７-０７０５２-０４∗溅射氩气压对射频磁控溅射制备ZnO∶Al薄膜性能的影响刘超英１,２,３,陈玮１,２,徐志伟１,２,付静１,３,左岩１,２,马眷荣１(１．中国建筑材料科学研究总院,北京１０００２４;２．国家玻璃深加工工程技术中心,北京１０００２４;３．绿色建筑材料国家重点实验室,北京１０００２４)摘要:采用磁控溅射方法在玻璃衬底上使用掺杂了AZO薄膜,并对所制备薄膜的微结构、光电性能进３％(质量分数)Al２O３的ZnO陶瓷靶材制备出了掺铝行了测试和分析.AZO薄膜的性能受溅射工艺参数氧化锌(ZnO∶Al,AZO
2、)透明导电薄膜.分别用的影响很大,如溅射气压、溅射功率、基底温度以及靶XRD、SEM、四探针测试仪、紫外-可见分光光度计对薄基距等.本文重点研究了溅射气体压力的变化对薄膜膜的性能进行了表征和分析.研究了溅射过程中不同结构与光电性能的影响,并解释了相关的机理,取得氩气压强(０．３~１．２Pa)对薄膜结构、形貌及光电性能了一些有价值的实验结果.的影响.XRD测试结果表明,所制备的薄膜均具有呈２实验c轴择优取向的纤锌矿结构.当氩气压强为０．３Pa时,AZO薄膜的电阻率最低为６．７２×１０－４Ω•cm.所２．１样品制备有样品在可见光波段的平均透过率超过８５％.采用射频磁控溅射的方法,在规格为６０mm
3、×关键词:氩气压力;射频磁控溅射;AZO薄膜;光６０mm×２mm玻璃基片上沉积AZO薄膜.选用的电性能靶材为AZO(ZnO∶３％(质量分数)Al２O３(纯度中图分类号:TB３４文献标识码:A９９．９９％)),陶瓷靶,靶基距为８０mm.制备前分别用DOI:１０．３９６９/j．issn．１００１-９７３１．２０１５．０７．０１１丙酮、酒精、去离子水对衬底进行超声波清洗,然后用高纯氮气吹干.实验时本底真空用机械泵和分子泵抽１引言至约６．７×１０－４Pa,并进行预溅射１５min用以清洁陶透明导电薄膜是一种重要的半导体光电材料,具瓷靶材表面污染物和其它非靶材物质以提高薄膜的纯有高电导率的同时具备高的可
4、见光区透过率,广泛地度,直至靶材稳定至辉光放电移开挡板开始镀膜.工应用于平面显示、太阳能电池、特殊功能窗口涂层、气作气体为氩气,溅射时氩气流量为３２mL/min,通过插[１-４]体传感器及其它光电、热电器件领域.在众多的透板阀调节溅射压强.气压分别设定为０．３,０．５,０．７５,明导电膜中,ITO(In２O３∶Sn)薄膜应用最多.随着市１．０和１．２Pa共５个样品,分别标记为S１、S２、S３、S４和场需求的逐年增加和对材料本身性能要求的不断提S５.具体工艺参数如表１所示.高,ITO薄膜逐渐暴露出一些难以克服的缺点,如元素表１射频磁控溅射制备AZO薄膜的参数资源匮乏、价格昂贵、有毒、环境污染等
5、,这些缺点都极Table１DepositionparametersofAZOfilmsprepared[５]大地限制了其推广与应用.所以人们迫切地寻求新byRFmagnetronsputtering的材料来替代ITO.铝掺杂氧化锌(ZnO∶Al,AZO)参数属性值薄膜原材料资源丰富、无毒,具有与氧化铟锡(ITO)透ZnO(掺杂３wt％Al２O３)明导电薄膜相比拟的光电性能,等离子环境下稳定性靶材直径:１００mm,厚度:５mm[６]好等优点,已成为ITO的最佳替代材料,逐渐成为溅射气体氩气(９９．９９９％)了备受关注的光电材料之一[７].AZO薄膜制备方法溅射时间/min６０[８-１１][１２
6、-１３]基底温度/℃２５０包括磁控溅射法、脉冲激光沉积法、喷雾热分本底真空/Pa６．７×１０－４[１４-１５][１６][１７-２０]解法、化学气相沉积法、溶胶-凝胶法等.氩气压力/Pa０．３,０．５,０．７５,１．０,１．２其中,磁控溅射法以其操作简单、沉积速率高、致密性溅射功率/W２００和均匀性好、与衬底附着力强、制备成本低且适宜大面靶基距/mm８０积生产等优点,颇受人们的青睐.２．２样品的性能及表征因此本文采用射频磁控溅射法在玻璃衬底上制备采用Bruker/D８-Advance型X射线衍射仪分析∗基金项目:十二五国家科技支撑计划资助项目(２０１１BAJ０４B０４)收到初稿日期:２０１４-
7、０９-１１收到修改稿日期:２０１４-１２-１１通讯作者:刘超英,E-mail:liuchaoying＠cbmamail．com．cn作者简介:刘超英(１９８３－),男,北京人,在读博士,师承马眷荣教授,主要从事高性能透明导电膜研究、飞机及高铁透明件设计与研制工作.刘超英等:溅射氩气压对射频磁控溅射制备ZnO∶Al薄膜性能的影响０７０５３薄膜的晶体结构.用Zeiss/SupraTM５５扫描电子显形核和晶粒长大.
